唐山師范學(xué)院《數(shù)據(jù)科學(xué)與工程引論》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁(yè)，共3頁(yè)唐山師范學(xué)院

《數(shù)據(jù)科學(xué)與工程引論》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題2分，共40分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在一個(gè)長(zhǎng)度為n的字符串中，使用樸素的模式匹配算法查找一個(gè)長(zhǎng)度為m的子串，其最壞情況下的時(shí)間復(fù)雜度為：（）A.O(n)B.O(m)C.O(nm)D.O(n+m)2、利用模擬電路技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)用于激光打印機(jī)的高壓電源電路，為激光發(fā)生器提供穩(wěn)定的高壓。3、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻均衡器，能夠?qū)σ纛l信號(hào)進(jìn)行5段均衡調(diào)節(jié)，給出系統(tǒng)方案和濾波器參數(shù)計(jì)算。4、設(shè)計(jì)一個(gè)通信系統(tǒng)中的卷積編碼和解碼電路，分析其糾錯(cuò)性能和對(duì)系統(tǒng)誤碼率的改善效果。5、設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)字鎖相放大器，能夠從噪聲中提取微弱信號(hào)，給出電路設(shè)計(jì)和性能指標(biāo)。6、二分查找是一種效率較高的查找算法。以下關(guān)于二分查找的條件，錯(cuò)誤的是：（）A.數(shù)組必須是有序的B.每次查找都能將查找范圍縮小一半C.二分查找適用于任何類(lèi)型的數(shù)據(jù)D.二分查找的時(shí)間復(fù)雜度為O(logn)7、當(dāng)處理一個(gè)需要支持按照多個(gè)關(guān)鍵字進(jìn)行排序的數(shù)據(jù)集合時(shí)，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的組合可以有效地實(shí)現(xiàn)？（）A.多個(gè)二叉搜索樹(shù)B.多維數(shù)組和冒泡排序C.優(yōu)先級(jí)隊(duì)列和插入排序D.排序鏈表和歸并排序8、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻混音器，能夠處理8路音頻輸入，實(shí)現(xiàn)音量、平衡和效果調(diào)節(jié)，給出系統(tǒng)方案和電路實(shí)現(xiàn)。9、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的圖像縮放系統(tǒng)，能夠?qū)斎雸D像進(jìn)行任意比例的縮放，說(shuō)明算法原理和硬件實(shí)現(xiàn)。10、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙的智能手環(huán)，能夠監(jiān)測(cè)心率、運(yùn)動(dòng)步數(shù)和睡眠質(zhì)量，并通過(guò)手機(jī)APP顯示，描述硬件和軟件設(shè)計(jì)。11、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用中，?？梢杂糜诒磉_(dá)式求值。對(duì)于中綴表達(dá)式轉(zhuǎn)后綴表達(dá)式的過(guò)程，以下描述錯(cuò)誤的是（）A.操作數(shù)直接輸出B.遇到左括號(hào)時(shí)入棧C.遇到右括號(hào)時(shí)，將棧頂元素依次彈出，直到遇到左括號(hào)D.運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)不會(huì)影響轉(zhuǎn)換過(guò)程12、設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的自動(dòng)化生產(chǎn)線物流輸送系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)物料的自動(dòng)搬運(yùn)、存儲(chǔ)和配送。13、考慮用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)字典功能，要求能夠快速插入、刪除和查找元素。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最合適的（）A.紅黑樹(shù)B.跳表C.堆D.以上數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都可以14、運(yùn)用電子電路知識(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)具有過(guò)流保護(hù)和短路保護(hù)功能的直流電源電路。15、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ZigBee技術(shù)的智能倉(cāng)儲(chǔ)貨物定位系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)獲取貨物的位置信息。16、設(shè)計(jì)一個(gè)基于模擬乘法器的調(diào)幅（AM）信號(hào)發(fā)生器，能夠產(chǎn)生幅度調(diào)制的正弦波信號(hào)，并分析其調(diào)制深度和失真度。17、假設(shè)要設(shè)計(jì)一個(gè)程序來(lái)管理一個(gè)圖書(shū)館的書(shū)籍庫(kù)存系統(tǒng)，需要能夠快速查找、插入和刪除書(shū)籍信息?？紤]到書(shū)籍?dāng)?shù)量可能很大，并且操作頻繁，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最適合的？（）A.數(shù)組，存儲(chǔ)固定數(shù)量的元素，插入和刪除操作效率較低B.鏈表，動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)元素，插入和刪除操作方便，但查找效率相對(duì)較低C.棧，遵循后進(jìn)先出原則，不適合頻繁的查找和刪除任意位置的元素D.隊(duì)列，先進(jìn)先出，適用于排隊(duì)場(chǎng)景，不太適合此庫(kù)存管理需求18、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字信號(hào)處理的圖像去噪系統(tǒng)，能夠有效去除圖像中的噪聲，同時(shí)保持圖像細(xì)節(jié)。19、在圖的遍歷算法中，深度優(yōu)先搜索（DFS）和廣度優(yōu)先搜索（BFS）都有各自的特點(diǎn)。假設(shè)要檢查一個(gè)圖是否存在環(huán)，以下哪種遍歷算法可能更適合（）A.DFSB.BFSC.兩種算法都不適合D.兩種算法都可以20、設(shè)計(jì)一個(gè)太陽(yáng)能熱水器控制器節(jié)能優(yōu)化電路，能夠根據(jù)天氣情況和用戶(hù)需求自動(dòng)優(yōu)化熱水器的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能優(yōu)化。二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）解釋如何在一個(gè)鏈表中找到中間節(jié)點(diǎn)，給出算法步驟和實(shí)現(xiàn)代碼，并分析其時(shí)間復(fù)雜度。2、（本題5分）解釋如何在一個(gè)具有n個(gè)元素的有序數(shù)組中，進(jìn)行二分查找的遞歸實(shí)現(xiàn)，并分析其時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。3、（本題5分）對(duì)于一個(gè)棧結(jié)構(gòu)，解釋棧頂指針和棧底指針的作用，以及如何通過(guò)這兩個(gè)指針實(shí)現(xiàn)棧的基本操作。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)哈希表程序，采用開(kāi)放尋址法的優(yōu)化版本處理哈希沖突，提高性能并展示操作過(guò)程和結(jié)果。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，利用鏈表實(shí)現(xiàn)一個(gè)棧，模擬計(jì)算機(jī)內(nèi)存的棧式存儲(chǔ)。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)跳表的插入和刪除算法，分析不同層數(shù)對(duì)操作性能的影響。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)基于AVL樹(shù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)插入、刪除和平衡調(diào)整操作。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用快速排序算法對(duì)給定的數(shù)組進(jìn)行排序，輸出排序后的數(shù)組。四、綜合題（本大題共2個(gè)小題，共20分)1、（本題10分）一個(gè)學(xué)校的學(xué)生成績(jī)管理系統(tǒng)需要記錄學(xué)生的成績(jī)信息，包括學(xué)生學(xué)號(hào)、姓名、課程名稱(chēng)、成績(jī)等。系統(tǒng)要支持快速查找特定學(xué)生的某門(mén)課程成績(jī)、按照成績(jī)對(duì)學(xué)生進(jìn)行排名、新增學(xué)生成績(jī)記錄、刪除學(xué)生成績(jī)記錄以及修改成績(jī)。請(qǐng)選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)闡述如何實(shí)現(xiàn)這些功能，包括算法和代碼，以及性能的考量。2、（本題10分）某在線招聘平臺(tái)的簡(jiǎn)歷篩選系統(tǒng)需要